旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置。變頻電機安裝于鐘形罩上端，攪拌軸上端通過聯(lián)軸器與變頻電機轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，攪拌軸下端穿過轉(zhuǎn)盤上、下蓋板后固定；轉(zhuǎn)盤上、下蓋板間距離5/6圓周半徑處均布有底角為45°的等腰三角形試件安裝槽，試件安裝槽頂角朝向一致；轉(zhuǎn)盤上、下蓋板距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)頂角不同的等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽，等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽頂角朝向一致，且與等腰三角形試件安裝槽頂角朝向相反；沿逆時針5°、95°、185°、275°的試件安裝槽內(nèi)分別安裝結(jié)構(gòu)相同的試件。本發(fā)明適用于煤化工領(lǐng)域閥門等發(fā)生空蝕和沖蝕磨損破壞的失效分析、磨損率測試、風(fēng)險檢驗和壽命預(yù)測的研究。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多相流磨損測試裝置，具體地說是涉及一種旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)節(jié)閥通常直接安裝在系統(tǒng)管道上，廣泛應(yīng)用于石油、煤化工、化纖等流程型行業(yè)，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著非常重要的作用。
[0003]研究發(fā)現(xiàn):調(diào)節(jié)閥的失效形式多樣，機理復(fù)雜，其中沖刷磨損與氣蝕(空蝕)損傷引起的閥門失效是調(diào)節(jié)閥在節(jié)流過程中最廣泛也是最常見的失效形式。沖刷磨損破壞具有明顯的局部性、突發(fā)性和風(fēng)險性，特別是在含固體顆粒、多相流介質(zhì)流動作用下引起的磨損減薄更是復(fù)雜，很難預(yù)測；氣蝕損傷是由于閥門下游壓力高于飽和蒸汽壓，導(dǎo)致氣泡破裂或向內(nèi)爆炸對閥門內(nèi)壁面形成類似于煤渣的粗糙表面。
[0004]近年來，隨著國家對煤化工行業(yè)的大力發(fā)展，生產(chǎn)潔凈能源，實現(xiàn)石油替代的發(fā)展戰(zhàn)略。煤液化工藝流程中，調(diào)節(jié)閥主要用于煤漿輸送、預(yù)熱、高壓加氫及分離等工藝中，起控制流量、液位及壓力差等作用。煤液化高壓差調(diào)節(jié)閥工作介質(zhì)中固體含量高，節(jié)流過程中產(chǎn)生空化，從而形成了局部氣-液-固三相流動，高速介質(zhì)對閥芯、閥座造成劇烈破壞。高壓差調(diào)節(jié)閥失效問題嚴(yán)重制約了設(shè)備的使用壽命，為提高設(shè)備抗沖刷磨損與氣蝕損傷，國內(nèi)外科技工作者開展了大量的工作。
[0005]針對目前煤化工領(lǐng)域閥門存在的多相流磨損問題，需進(jìn)一步研究沖蝕磨損、空蝕損傷，特別是沖蝕-空蝕協(xié)同作用下的磨損機理，一些科研院校及大專院校設(shè)計了一系列的磨損試驗裝置，通過實驗研究手段來研究閥門及管道的磨損機理，但目前的實驗裝置存在的一些不足之處主要在于:
[0006](I)目前我國對多相流磨損的機理研究不夠深入，相關(guān)測設(shè)設(shè)備的時間較長，實驗結(jié)果難以推廣到工程應(yīng)用。
[0007](2)很多研究局限于沖刷磨損或是氣蝕損傷單一磨損形式的研究，關(guān)于兩種磨損形式協(xié)同作用的研究報道尚少，無法揭示閥門等其他水力機械在兩種失效形式下的損傷機理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對國內(nèi)外多相流磨損試驗裝置存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)式空蝕-沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置，適合于試驗條件下的液固兩相流磨損及空蝕機理、流體動力學(xué)的仿真分析、材料沖刷磨損破壞臨界特性的試驗研究及沖刷磨損失效預(yù)測工業(yè)應(yīng)用推廣等完整的研究體系，揭示材料在沖蝕-空蝕協(xié)同作用下的損傷機理。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0010]本發(fā)明包括變頻電機、鐘形罩、聯(lián)軸器、上安裝板、支撐架、聯(lián)接套筒、攪拌軸、下安裝板、漿料罐、轉(zhuǎn)盤上蓋板、轉(zhuǎn)盤下蓋板、試件、15°空化誘導(dǎo)器、30°空化誘導(dǎo)器、45°空化誘導(dǎo)器、60°空化誘導(dǎo)器和變頻器；與變頻器連接的變頻電機固定安裝于鐘形罩上端，鐘形罩下端與上安裝板同軸安裝；攪拌軸上端依次穿過上安裝板上端中心圓槽內(nèi)的深溝球軸承、深溝球軸承蓋板并通過聯(lián)軸器與變頻電機轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，攪拌軸下端依次穿過轉(zhuǎn)盤上蓋板、轉(zhuǎn)盤下蓋板并通過鎖緊螺母固定；轉(zhuǎn)盤上蓋板下端與轉(zhuǎn)盤下蓋板上端距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)一個底角為45°的等腰三角形試件安裝槽，等腰三角形試件安裝槽頂角朝向一致；轉(zhuǎn)盤上蓋板下端與轉(zhuǎn)盤下蓋板上端距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)一個等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽，等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽頂角朝向一致，且與等腰三角形試件安裝槽頂角朝向相反；沿逆時針0°、90°、180°、270°的空化誘導(dǎo)器槽內(nèi)分別安裝頂角為30°空化誘導(dǎo)器、15°空化誘導(dǎo)器、45°空化誘導(dǎo)器和60°空化誘導(dǎo)器，沿逆時針5°、95°、185°、275°的試件安裝槽內(nèi)分別安裝一個結(jié)構(gòu)相同的試件，轉(zhuǎn)盤上蓋板與轉(zhuǎn)盤下蓋板通過間隔90°均布的緊固螺栓固定；支撐架上端與上安裝板聯(lián)接固定，支撐架下端與地面固定；聯(lián)接套筒上端、下端分別與上安裝板、下安裝板焊接固定；下安裝板通過法蘭與漿料罐聯(lián)接固定，漿料罐內(nèi)充有流體介質(zhì)，漿料罐底部開設(shè)排出孔并設(shè)置堵頭。
[0011]所述的攪拌軸與上安裝板下端的連接處嵌有水封。
[0012]所述的流體介質(zhì)為清水、油煤漿、水煤漿或水砂漿。
[0013]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0014]本發(fā)明利用高速轉(zhuǎn)軸驅(qū)動轉(zhuǎn)盤在含有液固兩相流的漿料罐中實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，通過空化誘導(dǎo)器與固體顆粒的沖刷作用，測試試件發(fā)生空蝕-沖蝕破壞的臨界特性及磨損率、表面形貌。可以實現(xiàn)不同角度下的空蝕-沖蝕磨損的臨界特性測試；試驗結(jié)果的分析結(jié)論可以推廣應(yīng)用于工程實際。本發(fā)明可以模擬煤化工領(lǐng)域閥門等一系列實際工程空蝕-沖蝕磨損失效案例，進(jìn)行空蝕-沖蝕磨損破壞的失效分析、磨損預(yù)測、優(yōu)化設(shè)計、風(fēng)險檢驗、安全評估、壽命預(yù)測等安全保障技術(shù)研究。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1的A向視圖。
[0017]圖3是圖2B-B的剖視圖。
[0018]圖中:1、變頻電機，2、鐘形罩，3、彈性聯(lián)軸器，4、深溝球軸承，5、深溝球軸承蓋板，
6、上安裝板，7、支撐架，8、聯(lián)接套筒，9、攪拌軸，10、下安裝板，11、漿料罐，12、轉(zhuǎn)盤上蓋板，
13、轉(zhuǎn)盤下蓋板，14、試件，15、15°空化誘導(dǎo)器，16、螺栓，17、30°空化誘導(dǎo)器，18、60°空化誘導(dǎo)器，19,45°空化誘導(dǎo)器，20、堵頭，21、流體介質(zhì)，22、水封，23、變頻器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括變頻電機1，鐘形罩2，彈性聯(lián)軸器3，深溝球軸承4，深溝球軸承蓋板5，上安裝板6，支撐架7，聯(lián)接套筒8，攪拌軸9，下安裝板10，漿料罐11，轉(zhuǎn)盤上蓋板12，轉(zhuǎn)盤下蓋板13，試件14，15°空化誘導(dǎo)器15，螺栓16，30°空化誘導(dǎo)器17，60°空化誘導(dǎo)器18，45°空化誘導(dǎo)器19，堵頭20，流體介質(zhì)21，水封22，變頻器23。與變頻器23連接的變頻電機I經(jīng)周向四個均布的螺栓聯(lián)接立式固定安裝于鐘形罩2上端，鐘形罩2下端通過四個均布的螺栓聯(lián)接與上安裝板6同軸安裝；攪拌軸9上端依次穿過上安裝板6上端中心圓槽內(nèi)的深溝球軸承4、深溝球軸承蓋板5并通過梅花形的彈性聯(lián)軸器3與變頻電機I轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，深溝球軸承4與深溝球軸承蓋板5通過鎖緊螺母固定；攪拌軸9下端依次穿過轉(zhuǎn)盤上蓋板12、轉(zhuǎn)盤下蓋板13并通過鎖緊螺母固定；轉(zhuǎn)盤上蓋板12下端與轉(zhuǎn)盤下蓋板13上端距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)一個底角為45°的等腰三角形試件安裝槽，等腰三角形試件安裝槽頂角朝向一致；轉(zhuǎn)盤上蓋板12下端與轉(zhuǎn)盤下蓋板13上端距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)一個等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽，等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽頂角朝向一致，且與等腰三角形試件安裝槽頂角朝向相反；沿逆時針0°、90°、180°、270°的空化誘導(dǎo)器槽內(nèi)分別安裝頂角為30°空化誘導(dǎo)器17、15°空化誘導(dǎo)器15、45°空化誘導(dǎo)器19和60°空化誘導(dǎo)器18。沿逆時針5°、95°、185°、275°的試件安裝槽內(nèi)分別安裝一個結(jié)構(gòu)相同的試件14，轉(zhuǎn)盤上蓋板12與轉(zhuǎn)盤下蓋板13通過間隔90°均布的緊固螺栓16固定；支撐架7上端通過均布的四個螺栓與上安裝板6聯(lián)接固定，支撐架7下端通過地腳螺栓與地面固定；聯(lián)接套筒8上端、下端分別與上安裝板6、下安裝板10焊接固定；下安裝板10通過法蘭與衆(zhòng)料罐11聯(lián)接固定，衆(zhòng)料罐11內(nèi)充有流體介質(zhì)21,衆(zhòng)料罐11底部中心開設(shè)排出孔并設(shè)置螺紋堵頭20。
[0021]如圖1所示，所述的攪拌軸9與上安裝板6下端的連接處嵌有水封22。
[0022]所述的流體介質(zhì)21為清水、油煤漿、水煤漿或水砂漿。
[0023]本發(fā)明的工作過程如下:
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示，安裝好液固兩相流磨損試驗裝置，實驗開始階段，將漿料罐11置于叉車上，把配好的一定濃度的流體介質(zhì)21，例如水煤漿、油煤漿或水砂漿等，倒入漿料罐11內(nèi)，液位沒過轉(zhuǎn)盤上蓋板12約20cm。根據(jù)實驗方案選取制作好編號的四個試件14，表面用酒精擦拭干凈，通過電子天平對其分別五次稱重記錄下原始重量，計算平均值
【權(quán)利要求】
1.旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置，其特征在于:包括變頻電機(I)、鐘形罩(2)、聯(lián)軸器(3)、上安裝板(6)、支撐架(7)、聯(lián)接套筒(8)、攪拌軸(9)、下安裝板(10)、漿料罐(11)、轉(zhuǎn)盤上蓋板(12)、轉(zhuǎn)盤下蓋板(13)、試件(14)、15°空化誘導(dǎo)器(15)、30°空化誘導(dǎo)器(17)、45。空化誘導(dǎo)器(19)、60°空化誘導(dǎo)器(18)和變頻器(23);與變頻器(23)連接的變頻電機(I)固定安裝于鐘形罩(2)上端，鐘形罩(2)下端與上安裝板(6)同軸安裝；攪拌軸(9)上端依次穿過上安裝板(6)上端中心圓槽內(nèi)的深溝球軸承(4)、深溝球軸承蓋板(5)并通過聯(lián)軸器(3)與變頻電機(I)轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，攪拌軸(9)下端依次穿過轉(zhuǎn)盤上蓋板(12)、轉(zhuǎn)盤下蓋板(13)并通過鎖緊螺母固定；轉(zhuǎn)盤上蓋板(12)下端與轉(zhuǎn)盤下蓋板(13)上端距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)一個底角為45°的等腰三角形試件安裝槽，等腰三角形試件安裝槽頂角朝向一致；轉(zhuǎn)盤上蓋板(12)下端與轉(zhuǎn)盤下蓋板(13)上端距離5/6圓周半徑處間隔90°均布開設(shè)一個等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽，等腰三角形空化誘導(dǎo)器槽頂角朝向一致，且與等腰三角形試件安裝槽頂角朝向相反；沿逆時針0°、90°、180°、270°的空化誘導(dǎo)器槽內(nèi)分別安裝頂角為30°空化誘導(dǎo)器(17)、15°空化誘導(dǎo)器(15)、45°空化誘導(dǎo)器(19)和60°空化誘導(dǎo)器(18)，沿逆時針5°、95°、185°、275°的試件安裝槽內(nèi)分別安裝一個結(jié)構(gòu)相同的試件(14)，轉(zhuǎn)盤上蓋板(12)與轉(zhuǎn)盤下蓋板(13)通過間隔90°均布的緊固螺栓(16)固定；支撐架(7)上端與上安裝板(6)聯(lián)接固定，支撐架(7)下端與地面固定；聯(lián)接套筒(8)上端、下端分別與上安裝板(6)、下安裝板(10)焊接固定；下安裝板(10)通過法蘭與漿料罐(11)聯(lián)接固定，漿料罐(11)內(nèi)充有流體介質(zhì)(21)，漿料罐(11)底部開設(shè)排出孔并設(shè)置螺紋堵頭(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置，其特征在于:所述的攪拌軸(9)與上安裝板(6)下端的連接處嵌有水封(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式空蝕和沖蝕磨損協(xié)同作用試驗裝置，其特征在于:所述的流體介質(zhì)(21)為清水、油煤漿、水煤漿或水砂漿。
【文檔編號】G01N3/56GK103969140SQ201410188418
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】金浩哲, 偶國富, 肖定浩 申請人:浙江理工大學(xué)